Genel olarak ısıl işlem, malzemenin sertliği, tane yapısı ve mekanik özelliklerinin istenen değerlerde olmasını
sağlamak amacıyla, malzemeye uygulanan bir ısıtma ve soğutma işlemidir.
Isıl işlem yapılış özellikleri ve elde edilen özellikler bakımından, tavlama ve sertleştirme olarak iki grupta incelenebilir.
TAVLAMA
Malzemelerin, talaşlı işlem ve plastik şekillendirme kabiliyetini arttırmak, iç yapı özelliklerini düzeltmek gibi
amaçlarla yapılan ve malzemenin uygun bir sıcaklığa kadar ısıtılıp, yavaş soğutulması şeklinde gerçekleştirilen
işlemlerdir.
Tavlama işlemi işlem sıcaklıkları ve soğutma şekilleri yönünden farklı şekillerde ifade edilebilir. Başlıca tavlama
işlemleri şu şekilde belirtilebilir.
Yumuşatma Tavlaması: Isıl işlem görmemiş malzemeler, içerdikleri karbon oranlarına bağlı olarak. Oda sıcaklığında
farklı sertlikler gösterirler. Bazı malzemeler sertlikleriyle itibariyle kolay işlenemez durumda olabilirler.
Özellikle plastik şekil değiştirme işlemleri için malzemelerin minimum sertlikte olması istenir. Bu sebeple, malzemelerin
sertliklerinin düşürülmesi amacıyla malzemelere yumuşatma tavlaması yapılır.
Çelik malzemelerin, oda sıcaklığındaki yapıları, tanecikler halinde ve içindeki karbon oranıyla doğru orantılı
olarak, ince uzun plakalar şeklinde, sıralı dizilmiş görünümdeki karbür çökeltileri şeklindedri. Perlit olarak anılan
bu yapı içerisindeki karbür plakalarının sıklığı, malzemenin içerdiği karbon oranıyla artar ve bu durum sertliğin
de artmasına sebep olur.
Yumuşatma tavlaması yapılarak, ince uzun yapıdaki karbür plakalar, daha kısa ve küresel bir yapıya dönüştürülür.
Bu durumda çelik ilk haline oranla daha yumuşak ve kolay şekillendirilebilir bir yapıya sahip olur. Bu
yöntem küreleştirme tavlaması olarak da bilinir.
Gerilim giderme tavlaması: Kaynaklama, plastik şekil verme veya aşırı ısıtma - ani soğutma gibi durumlar
sonucu malzeme içinde, çeşitli yönlerde iç gerilmeler meydana gelir. Bu gerilmelerin giderilmesi amacıyla en
yüksek kullanım sıcaklığının üstünde ve faz dönüşüm sıcaklığının altında bir sıcaklıkta parçalar en fazla iki saat
bekletilerek iç gerilmelerin giderilmesini sağlar.
Yeniden kristalleştirme tavlaması: Plastik şekil verme yöntemleriyle şekillendirilen parçaların tane yapılarında,
özellikle cidar bölgelerinde, kalıcı yapı bozulmaları meydana gelir. Bu durum sertlik ve mukavametin artması,
süneklik ve elektrik iletkenliğinin azalmasına sebep olur. Faz dönüşüm sıcaklığının altında bir sıcaklıkta, bir
saate kadar bekletme ve yavaş soğutma ile tane yapısı düzgün ve düzenli bir forma dönüşerek, defarmasyon
öncesi özelliklerin geri kazanılması sağlanır. Bu işlem rekristalizasyon olarak da bilinir.
Normalleştirme tavlaması: Tavlama işlemlerinin tamamı malzemeye iyi özellikler kazandırmakla beraber,
tane irileşmesine de sebep olur. Yapılacak işleme göre iri taneli yapıların istenmediği durumlar için malzemeler
sertleştirme sıcaklığına kadar ısıtılarak, sakin havada soğumaya bırakılırlar. Normalleştirme tavlamasını diğerlerinden
ayıran özellik parçaların yavaş soğutulması yerine, sakin havada hızlı soğutulmasıdır. Bu durumda
tane yapısı daha ince yapılı olur. Bu işlem normalizasyon olarak da bilinir.
SERTLEŞTİRME
Üretime yapılan parçaların çalışma şartlarına göre değerlendirilmesiyle, parçanın tamamı veya bir kısmının,
çekirdeğe kadar veya sadece cidar yüzeyi boyunca sertlik kazanması istenebilir. Bu gibi durumlar sözkonusu
olduğu zaman İstenen özelliğe göre farklı ısıl işlemler uygulanması gerekir.
Yapılış özellikleri ve nihai yapı özellikleri göz önüne alınarak sertleştirme işlemi farklı başlıklar altında değerlendirilir.
ISLAH ETME
İstenen sertlik ve mekanik özelliklerin elde edilmesi amacıyla yapılan su verme ve menevişleme işlemidir,
Özellikle parçanın tüm kesitinin sert olması istendiği durumlar için kullanılır.
SU VERME
Su verme işlemi en basit şekilde, malzemenin sertleştirme sıcaklığına kadar ısıtılması ve ani olarak soğutulmasıyla
sertleştirilmesi şeklinde tariflenebilir. Konuyla ilgili olarak, sertleştirme sıcaklığının seçimi, ısıtma hızı,
soğutma ortamı seçimi ve soğutma hızı gibi faktörlerin birbiri ile olan ilgileri ve doğru değerlerin belirlenmesi
uzmanlık gerektiren konulardır.
Sertleştirme sıcaklık aralıkları, maksimum sertliğin, en küçük tane yapısı ile elde edilmesini sağlayacak şekilde
bir dizi deney İle belirlenen değerlerdir. Bu değerlerin altında veya üzerinde yapılacak ısıtma, sertlik değerinin
düşük, nihai İç yapının ise İstenen şekilde olmaması İle sonuçlanacaktır. Ayrıca sertleştirme sıcaklığında
tutma süresi önemli olup, malzemenin alaşımlı, az alaşımlı olması ve tane boyutlarının uygunluğu ile bağlantılıdır.
Su verme ortamının seçimi, malzemenin alaşım miktarıyla alakalıdır. Düşük alaşımlı çelikler İçin daha çok su
ve tuz banyoları tercih edilirken, yüksek alaşımlı çelikler için çarpılma riski göz önünde bulundurularak yağ gibi
yumuşak ortamlar tercih edilir. Yoğunlukla kullanılan soğutma ortamları; su, yağ, tuz banyosu ve hava şeklinde
belirtilebilir.
•Su: Suda su verme işlemiyle ilgili en önemli özelliklerden biri, sıcak parçayı soğutmak İçin kullanılan suyun
sıcaklığıdır. 20-40 °C arasındaki soğutma suyu sıcaklığı en verimli sıcaklıktır. 60 °C üzerindeki sıcaklıklarda
soğutma hızı fazlasıyla düşer.
•Yağ: Yağda su verme işlemindeki yağın soğutma hızı, suyun soğutma hızından yavaştır. Soğutma hızının
en verimli olduğu yağ sıcaklığı 50-80 °C arasıdır. Ayrıca yağın sürekli olarak hızlı biçimde karıştırılması verimi
büyük ölçüde artırır.
• Tuzlu su çözeltisi: Suda su verme verimini artırmak için suya sodyumhldroksit veya mutfak tuzu ilave
edilebilir. Mutfak tuzu parça üzerinde korozyona sebep olduğu için pek az tercih edilir.%10 oranında ilave
edilecek NaOH soğutma hızını çok fazla artırır. Bu tip kullanımlar, yüksek sertleşme derinliğini artırarak iç gerilmelerin
az olmasını da sağlar.
• Hava: Havada su verme işlemi diğer yöntemlere göre en az verimli olanıdır. Bunun en büyük sebebi havanın
soğutma hızının çok düşük olmasıdır. Hatta sakin havanın soğutma hızı suyun%1 ‘inden daha azdır, Bu
sebeple bu yöntem sadece yüksek hız çelikleri için tercih edilebilir.